【手続補正書】
【提出日】平成18年6月14日(2006.6.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に超音波を送信し、被検体から反射され又は被検体を透過した超音波を受信することによって検出信号を得るステップ（ａ）と、
ステップ（ａ）において得られた検出信号に基づくデータから複数の周波数成分を算出するステップ（ｂ）と、
ステップ（ｂ）において算出された複数の周波数成分に基づいて、被検体の組織によって変化する特性を求めるステップ（ｃ）と、
ステップ（ｃ）において求められた特性に従って、１画面内に表される少なくとも１つの組織に対応して複数の周波数帯域の内の少なくとも１つを選択するステップ（ｄ）と、
ステップ（ｄ）において選択された少なくとも１つの周波数帯域における検出信号の強度に基づいて、被検体の超音波画像を表す画像データを生成するステップ（ｅ）と、
を具備する超音波撮像方法。
【請求項２】
ステップ（ａ）が、超音波の複数の周波数成分を同時に、又は、順次送信することを含む、請求項１記載の超音波撮像方法。
【請求項３】
ステップ（ｃ）が、ステップ（ｂ）において算出された複数の周波数成分に基づいて、超音波の減衰率又は透過率又は音速の周波数特性を求めることを含む、請求項１記載の超音波撮像方法。
【請求項４】
ステップ（ｃ）が、ステップ（ｂ）において算出された基準周波数成分と他の周波数成分とに基づいて、超音波の減衰率又は透過率又は音速の周波数特性を求めることを含む、請求項１記載の超音波撮像方法。
【請求項５】
ステップ（ｂ）が、０．５ＭＨｚ〜０．７ＭＨｚの範囲内の基準周波数成分を含む複数の周波数成分を算出することを含む、請求項４記載の超音波撮像方法。
【請求項６】
ステップ（ｅ）が、ステップ（ｃ）において求められた特性に基づいて、１画面内に表される複数の組織に対応して超音波画像の色情報を変化させることを含む、請求項１〜５のいずれか１項記載の超音波撮像方法。
【請求項７】
被検体に超音波を送信し、被検体から反射され又は被検体を透過した超音波を受信することによって検出信号を得る超音波送受信手段と、
前記超音波送受信手段によって得られた検出信号に基づくデータから複数の周波数成分を算出する周波数成分算出手段と、
前記周波数成分算出手段によって算出された複数の周波数成分に基づいて、被検体の組織によって変化する特性を求める組織識別手段と、
前記組織識別手段によって求められた特性に従って、１画面内に表される少なくとも１つの組織に対応して複数の周波数帯域の内の少なくとも１つを選択する選択手段と、
前記選択手段によって選択された少なくとも１つの周波数帯域における検出信号の強度に基づいて、被検体の超音波画像を表す画像データを生成する画像データ生成手段と、
を具備する超音波撮像装置。
【請求項８】
前記超音波送受信手段が、超音波の複数の周波数成分を同時に、又は、順次送信する、請求項７記載の超音波撮像装置。
【請求項９】
前記組織識別手段が、前記周波数成分算出手段によって算出された複数の周波数成分に基づいて、超音波の減衰率又は透過率又は音速の周波数特性を求める、請求項７記載の超音波撮像装置。
【請求項１０】
前記組織識別手段が、前記周波数成分算出手段によって算出された基準周波数成分と他の周波数成分とに基づいて、超音波の減衰率又は透過率又は音速の周波数特性を求める、請求項７記載の超音波撮像装置。
【請求項１１】
前記周波数成分算出手段が、０．５ＭＨｚ〜０．７ＭＨｚの範囲内の基準周波数成分を含む複数の周波数成分を算出する、請求項１０記載の超音波撮像装置。
【請求項１２】
前記画像データ生成手段が、前記組織識別手段によって求められた特性に基づいて、１画面内に表される複数の組織に対応して超音波画像の色情報を変化させる、請求項７〜１１のいずれか１項記載の超音波撮像装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明に係る超音波撮像方法は、被検体に超音波を送信し、被検体から反射され又は被検体を透過した超音波を受信することによって検出信号を得るステップ（ａ）と、ステップ（ａ）において得られた検出信号に基づくデータから複数の周波数成分を算出するステップ（ｂ）と、ステップ（ｂ）において算出された複数の周波数成分に基づいて、被検体の組織によって変化する特性を求めるステップ（ｃ）と、ステップ（ｃ）において求められた特性に従って、１画面内に表される少なくとも１つの組織に対応して複数の周波数帯域の内の少なくとも１つを選択するステップ（ｄ）と、ステップ（ｄ）において選択された少なくとも１つの周波数帯域における検出信号の強度に基づいて、被検体の超音波画像を表す画像データを生成するステップ（ｅ）とを具備する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、本発明に係る超音波撮像装置は、被検体に超音波を送信し、被検体から反射され又は被検体を透過した超音波を受信することによって検出信号を得る超音波送受信手段と、超音波送受信手段によって得られた検出信号に基づくデータから複数の周波数成分を算出する周波数成分算出手段と、周波数成分算出手段によって算出された複数の周波数成分に基づいて、被検体の組織によって変化する特性を求める組織識別手段と、組織識別手段によって求められた特性に従って、１画面内に表される少なくとも１つの組織に対応して複数の周波数帯域の内の少なくとも１つを選択する選択手段と、選択手段によって選択された少なくとも１つの周波数帯域における検出信号の強度に基づいて、被検体の超音波画像を表す画像データを生成する画像データ生成手段とを具備する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明によれば、被検体の組織によって変化する特性に従って、１画面内に表される少なくとも１つの組織に対応して検出信号の少なくとも１つの周波数帯域を選択することにより、組織の違いをさらに明確に表すことができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
走査制御部１１は、超音波ビームの送信方向及び超音波エコーの受信方向を順次設定する。送信遅延パターン記憶部１２は、超音波ビームを形成する際に用いられる複数の送信遅延パターンを記憶している。送信制御部１３は、走査制御部１１において設定された送信方向に応じて、送信遅延パターン記憶部１２に記憶されている複数の遅延パターンの中から適切なパターンを選択し、そのパターンに基づいて、複数の超音波トランスデューサ１０ａの各々に与えられる駆動信号の遅延時間を設定する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
駆動信号発生部１４は、所定の信号を発生する信号発生回路と、信号発生回路によって発生された信号に遅延を与えることにより、複数の超音波トランスデューサ１０ａに供給すべき複数の駆動信号をそれぞれ出力する複数の駆動回路とによって構成されている。信号発生回路は、周波数多重信号のような複数の周波数成分を有する信号を発生するか、チャープ信号やスイープ信号のような周波数が経時的に変化する信号を発生するか、あるいは、１回の送信毎に周波数を順次変化させたバースト信号を発生する。駆動回路は、送信制御部１３において設定された遅延時間に従って、信号発生回路が発生する信号を遅延させる。駆動信号発生部１４から出力される駆動信号に従って、複数の超音波トランスデューサ１０ａから超音波が送信される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
また、本実施形態に係る超音波撮像装置は、操作卓１５と、ＣＰＵによって構成された制御部１６と、ハードディスク等の記録部１７とを含んでいる。制御部１６は、操作卓１５を用いたオペレータの操作に基づいて、走査制御部１１、駆動信号発生部１４、周波数成分算出部２７、組織識別演算部２８、及び、セレクタ部２９等を制御する。記録部１７には、制御部１６を構成するＣＰＵに各種の動作を実行させるプログラムや、超音波トランスデューサの送受信における変換効率や周波数特性のデータが記録されている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
受信遅延パターン記憶部２５は、複数の超音波トランスデューサ１０ａから出力された複数の検出信号に対して受信フォーカス処理を行う際に用いられる複数の受信遅延パターンを記憶している。受信制御部２６は、走査制御部１１において設定された受信方向に基づいて、受信遅延パターン記憶部２５に記憶されている複数の受信遅延パターンの中から適切なパターンを選択し、そのパターンに基づいて複数の検出信号に遅延を与えて加算することにより、受信フォーカス処理を行う。この受信フォーカス処理により、超音波エコーの焦点が絞り込まれた検出信号である音線信号を表す音線データが形成される。なお、受信フォーカス処理は、Ａ／Ｄ変換の前、又は、ＴＧＣ増幅器２２による補正の前に行うようにしても良い。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
図２は、背骨内の複数の組織による超音波の周波数特性の違いを示す図である。図２に示すように、超音波の相対透過率の周波数特性は、組織によって大きく異なっている。具体的には、組織Ａ（髄核）は、広い帯域に渡ってほぼフラットな周波数特性を有しているが、組織Ｂ（軟組織を含む骨）は、１．５ＭＨｚ周辺にディップを有し、組織Ｃ（骨）は、２ＭＨｚに至っても高域減衰が続いている。このような周波数特性の相違に鑑みて、本実施形態においては、基準周波数ｆ０として、組織の違いによる相対透過率変化が小さい０．５〜０．７ＭＨｚの範囲から０．６ＭＨｚを設定し、周波数ｆ１として１．５ＭＨｚを設定し、周波数ｆ２として２ＭＨｚを設定している。あるいは、オペレータが、図１に示す操作卓１５を用いて、これらの周波数の所望の値を入力し、制御部１６が、これらの値を周波数成分算出部２７及び組織識別演算部２８に設定するようにしても良い。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
再び図１を参照すると、組織識別演算部２８は、周波数成分算出部２７によって算出された複数の周波数成分に基づいて、超音波の減衰率の周波数特性等の組織特性（組織によって変化する特性）を演算により求める。例えば、組織識別演算部２８は、周波数成分算出部２７によって算出された複数の周波数成分の強度差である周波数減衰率｛Ｉ（ｆ１）−Ｉ（ｆ０）｝、｛Ｉ（ｆ２）−Ｉ（ｆ０）｝を求めたり、周波数減衰率の差分｛Ｉ（ｆ１）−Ｉ（ｆ０）｝−｛Ｉ（ｆ２）−Ｉ（ｆ０）｝、又は、｛Ｉ（ｆ１）−Ｉ（ｆ０）｝−｛Ｉ（ｆ２）−Ｉ（ｆ１）｝等を求める。なお、上式において、周波数成分の強度はデシベル単位で表されている。周波数成分の強度を電圧単位で表す場合には、周波数減衰率として周波数成分の強度比を用い、周波数減衰率の差分の替わりに周波数減衰率の比を用いる。組織識別演算部２８は、このようにして求められた組織特性に従って、複数の周波数帯域の内の１つを選択するための制御信号を出力する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
また、受信制御部２６から出力される音線データは、遅延部２９及びセレクタ部３０を介して、狭帯域フィルタ部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、及び、広帯域フィルタ部３２の内の少なくとも１つに選択的に供給される。狭帯域フィルタ部３１ａ〜３１ｃは、複数の異なる狭帯域の信号を通過させるバンドパスフィルタをそれぞれ構成しており、例えば、通過帯域の中心周波数をそれぞれｆ０、ｆ１、ｆ２とする。また、広帯域フィルタ部３２は、広帯域の信号を通過させるバンドパスフィルタを構成している。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
組織識別演算部２８は、あるラインの音線データが入力されてから、そのラインについて求めた制御信号を、所定の期間（例えば、１ライン分の期間）だけ遅れて出力する。遅延部２９は、このタイムラグを吸収するために、受信制御部２６から出力される音線データを、所定の期間（例えば、１ライン分の期間）だけ遅らせる。セレクタ部３０は、組織識別演算部２８から出力される制御信号に従って、狭帯域フィルタ部３１ａ〜３１ｃの内の少なくとも１つを選択し、選択された狭帯域フィルタ部に音線データを供給する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
選択された狭帯域フィルタ部は、供給される音線データに狭帯域バンドパスフィルタ処理を施すことにより、音線データによって表される音線信号を狭帯域化する。一方、通常の超音波画像を表示する際には、制御部１６の制御の下で、セレクタ部３０は、例えば、送信波の帯域をほぼ含む通過帯域を有する広帯域フィルタ部３２を選択する。あるいは、図３に示すように、セレクタ部とフィルタ部との順序を入れ替えて、狭帯域フィルタ部３１ａ〜３１ｃ及び広帯域フィルタ部３２から出力される音線データの内の１種類をセレクタ部３０が選択して、画像データ生成部３３に供給するようにしても良い。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
このようにして、組織識別演算部２８において求められた組織特性に従って、超音波画像の１画面内に表される少なくとも１つの組織にそれぞれ適した少なくとも１つの周波数帯域が選択され、その周波数帯域における音線信号（検出信号）の強度に基づいて、被検体の超音波画像を表す画像データが生成される。例えば、高い周波数における超音波の減衰率が大きい組織ほど、低い周波数の音線信号を用いて表示するようにしても良い。このように、１画面内に表される少なくとも１つの組織に対応するように検出信号の少なくとも１つの周波数帯域を選択することにより、組織の違いを従来よりも明確に表すことができる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
さらに、画像データ生成部３３は、組織識別演算部２８において求められた組織特性に基づいて、１画面内に表される複数の組織に対応して超音波画像の色情報を変化させることができる。その場合には、組織の違いを色の変化によっても識別することができるようになる。例えば、画像データ生成部３３は、組織識別演算部２８から出力される制御信号に従って、超音波画像に色を付加するようにしても良い。あるいは、画像データ生成部３３は、狭帯域フィルタ部３１ａから出力される音線データに基づいてＲ（赤）の画像データを生成し、狭帯域フィルタ部３１ｂから出力される音線データに基づいてＧ（緑）の画像データを生成し、狭帯域フィルタ部３１ｃから出力される音線データに基づいてＢ（青）の画像データを生成する動作を順次又は同時に行い、ＲＧＢの画像データによってそれぞれ表される３種類の画像を合成するようにしても良い。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
以上述べたように、本実施形態においては、音線信号から複数の周波数成分を求め、これらの周波数成分に基づいて超音波の減衰率の周波数特性等の組織特性を求めるので、詳細な組織の識別が可能となる。その結果、求められた組織特性に応じて、異なる周波数の音線信号に基づく超音波画像を得ることができる。これにより、組織の違いを明確化すると共に、通常の超音波画像とはスペックルサイズの異なる超音波画像を得ることができる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
また、本実施形態においては、超音波エコーを受信して得られた検出信号から基準周波数成分と他の周波数成分との差又は比を求めているので、複数の経路を通過した超音波のレベルを比較するのとは異なり、対象物の面形状や、その面に対する超音波の入射角度等の形状ファクタの影響を受けずに、組織の特性に応じた超音波画像を得ることができる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
図５は、図４に示す超音波撮像装置の超音波送信部に用いられる送信素子アレイと超音波受信部に用いられる受信素子アレイの配置例を示す図である。図５に示すように、タンク７０の外周に沿って、複数の送信素子アレイ４１〜４８と複数の受信素子アレイ５１〜５８とが配置されている。この例においては、送信素子アレイ４１〜４８が、垂直方向に配列された複数の送信素子によって構成されており、受信素子アレイ５１〜５８が、円周方向に配列された複数の受信素子によって構成されている。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
セレクタ部３０によって、超音波画像の１画面内に表される少なくとも１つの組織にそれぞれ適した周波数帯域を有する狭帯域フィルタ部３０ａ〜３０ｃの内の少なくとも１つが選択され、その周波数帯域における音線信号（検出信号）の強度に基づいて、被検体の超音波画像を表す画像データが生成される。例えば、高い周波数における超音波の透過率が大きい組織ほど、高い周波数の音線信号を用いて表示するようにしても良い。このように、１画面内に表される複数の組織に対応するように検出信号の周波数帯域を選択することにより、組織の違いを従来よりも明確に表すことができる。